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探讨稀油密封干式储气柜密封油的应用

2015/11/17 9:56:07      点击: 文章来源:www.jshhcc.com
一、引言
     大型稀油密封(曼型)干式储气柜(以下简称气柜),在城市燃气、冶金、石油化工等行业得到广泛应用。关于干式气柜密封介质密封油的研制,随着干式气柜应用技术的不断发展,经历了从无到不断完善、不断提升的过程。密封油是干式气柜专用油品,主要起着密封低压燃气和润滑气柜活塞作用,保证气柜高效平稳安全运行。
二、大连城市燃气干式气柜密封油的使用
      大连燃气集团有限公司于 1983 年建造密封机构为杠杠重锤式的 20000m3干式气柜,气柜由北京钢铁设计研究总院引进开发设计,1984 年投入运行。由于当时我国气柜密封油的研究领域是空白的,没有该专项油品,该气柜设计建造时只能参照大连日伪时期建造的 20000m3克隆型干式气柜(建国后改成稀油密封干式气柜)密封油的使用经验。20000m3
干式气柜最后选用 23#与 32#车轴油按 3:1 比例混合配制的密封油。该气柜一直运行到 2002 年,所选密封油运行效果良好。
      1988 年投入运行的 50000m3稀油密封干式气柜(密封机构为弹簧式)设计建造时,设计部门推荐气柜密封油使用克拉玛依炼油厂生产的HD-30 冷冻机油。经考察,该油黏度指标不适合大连气柜。大连燃气集团会同设计部门有关人员到卡拉玛依炼油厂,与相关技术人员共同探讨。炼油厂按照我方提供的数据,以 N46 冷冻机油为基础,配制气柜密封油(表 1)。
稀油密封干式气柜的密封油配制情况
     1991 年投入运行第 2 座 50000m3干式气柜,设计部门推荐密封油使用济南炼油厂(胜利油田)生产的气柜密封油。该厂密封油分为1#、2#、3#,适用不同地区。经过分析,这 3 种密封油性还是不能完全满足大连气柜的要求。炼油厂根据我方提供的数据要求,配置新的密封油(表2)。
稀油密封干式气柜的密封油配制情况
       1994 年建成第 3 座 50000m3干式气柜。20 世纪 90 年代以后,气柜密封油技术逐渐成熟,大连燃气集团有限公司在密封油应用上也积累了一定经验。考虑成本与油品质量,就近取材与大连某润滑公司合作采用大连石化公司生产的深度精制矿物油为基础油,辅以各种添加剂配置该气柜密封油(见表 3)。
      上述 3 座气柜在运行 8~10 年后,分别对其密封机构进行大修,全部更换了大连自配的密封油。气柜一直使用至今,运行效果优良。
三、不同密封油的差异
      近 30 年来,大连城市燃气的四座干式气柜平稳安全运行,其密封油的使用某种程度上反映了我国气柜密封油发展的过程。但不同油品的特性有一定差异。
1.车轴油
顾名思义是润滑机车车轴的一种油品。当初 20000m3气柜以此油做为密封油只是替代品。其缺点是油水混合物不易分离,易发生乳化现象。
2.机械油
该油应用比较广泛,长江以南地区有选用此油作为气柜密封油。大连原2000m3气柜也用过此油(后改为车轴油)。实践证明,机械油的氧化安定性、抗乳化性较差,凝固点较低,不适宜北方寒冷区域气柜使用。
维护与修理
干式气柜的密封油配制情况

3.冷冻机油
一种高级润滑油,适用于各种大型冷冻机内部润滑,冷冻机油性能基本符合气柜密封油的标准,但此油品生产工艺较复杂,价格较高。
4.深度精制矿物油为基础油的密封油大连燃气目前三座5000m3干式气柜在用的密封油采用大石化生产的深度精制矿物油为基础油,与各种专用添加剂配制而成的气柜密封油。该油黏度指数在 100~120,各项物化指标均符合中石油(SY)和中石化(SH)以及相关国家 GB(油品)检测试验标准,油品质量稳定,符合气柜应用需求。
四、干式气柜的日常使用与维护
干式气柜的高效平稳运行,选用适宜气柜密封油是根本,科学合理的应用与维护是保障。大连市燃气主要是人工煤气,气源净化后进入气柜储存输送,对密封油影响相对较小。油品循环使用,油品质量必然下降。为了保证气柜安全平稳运行,在日常运行中重点做好如下几项工作。
(1)严格履行储配系统的操作规程。
(2)日常生产中,每天定时记录气柜供油泵启动次数和供油事件,记录活塞上油位变化情况。定期人工测量活塞的油位,并与自动测量仪器比对,随机监控气柜供油是否正常。
(3)定时观测密封油通过柜下油水分离器循环流动状况,观察油水分离效果。
(4)定期抽验气柜密封油样。主要检测化验运动黏度、闪点、凝点等项主要指标,掌握密封油的变化趋势。
(5)每年根据密封油物化指标的变化情况,定期向柜内补充少量的新油。尝试不定期抽取少量密封油进行加热和过滤,排除溶于油中的杂质。在注入气柜中,力争延缓密封油变质程度和速度,降低气柜运行成本。
五、气柜密封油的技术标准
气柜密封油具有密封和润滑两大作用,其性质与特点应属于高级润滑油系列,其主要技术标准应具备下列要素。
1.黏度黏度是油品最直观的指标。众所周知,油品的黏度是随着温度变化的,各种油品都有“黏温特性”,一般用黏度指数来表征。
黏度指数越高,油品随着温度变化越小。反之,黏度指数越低,油品随着温度变化越大。习惯以黏度指数来衡量油品的优劣,因此,选择适宜黏度的密封油,是满足气柜冬夏季安全稳定运行的最基本保证。黏度过大,油品流动性差,输送困难,难以保证气柜活塞密封机构保护油膜的连续性,易造成活塞运行阻力增大,活塞运行不畅。黏度过小,油品流动过快,输油泵频繁启动,密封油飞溅量加大,损耗增大,并且难以保证活塞上密封油的安全高度,易造成密封介质泄漏事故。通常设计部门会根据气柜的公称容积、密封装置的结构形式和气柜所在区域的环境温度等条件,确定密封油黏度指标供气柜所有者选择。
2.闪点
     闪点是油品的重要安全指标之一。油品在使用过程中,受温度的影响,产生的油蒸汽与空气混合的气体同火焰接触时发生闪火现象的最低温度成为闪点。闪点越高,油品的安全性越好。闪点高低也反应了油品蒸发量的大小。低闪点的油品随着使用温度的增高,蒸发量增大油耗量增加。气柜密封油在使用过程中,由于受温度与密封气体中无机和有机杂质等因素的影响,随着密封油的循环使用,闪点会逐渐降低,低闪点的密封油。蒸发的油气聚集在气柜活塞密封与空气接触,易产生闪爆的混合气体,存在安全隐患。因此选择高闪点的密封油,从本质上保证气柜安全运行。
3.凝固点
      凝固点是油品低温流动性能的一项重要指标。凝固点是指油品在一定条件下冷却到失去流动性的最高温度,简称凝点。油品凝固是由于油中含有石蜡,低温时被析出结晶,使油品失去流动性,凝点的高低决定了油品在低温下是否具有良好的流动性。在冬季低温条件下,油品良好的流动性才能保证其效能的发挥。若气柜密封油凝点高,低温流动性差,随着温度的降低,黏度增大,流动阻力增大,密封油在循环流动时,可能发生气柜内挂壁现象,使供油量减少,活塞上密封机构得不到足够高的油位,起不到密封润滑作用,严重时密封介质外漏酿成安全事故。选择低温流动性良好的密封油,通常是由气柜所在区域近二、三十年气象记录的年最低温度做参考,凝点一般选择比当地最低气温低10~15℃。
4.抗乳化性、氧化安定性
       抗乳化性是指在规定的条件下,油品与水混合形成乳化液,然后在一定温度下静置后,油与水迅速分离的性能。油水分离的时间是判断油品抗乳化性的重要指标,分离时间越短,抗乳化性越好。反之,抗乳化性差,密封油在循环使用过程中,与密封气体中的水份和空气中的水分接触易形成油水混合物。若不能及时分离,最终导致密封乳化老化变质,失去密封润滑效应。另外,油水混合物的存在,在冬季低温时,密封油循环流动时,柜内壁会结冰丧失流动性,甚至会使活塞被冻住,造成气柜运行安全事故。通常气柜供油系统都设置油水分离器,便于密封油循环流动时,将油水混合物随时分离,油水分离器效果越好,密封油变质的概率就越小。可见选用抗乳化性优异的密封油是气柜密封和润滑效果的前提与保证。氧化安定性是指油品在使用和贮存中抵抗氧化变质的能力。它反映了油品氧化变质和老化倾向的重要特性。氧化安定性好的油品,不易造成胶质和油泥,不易变质,使用寿命也较长。气柜密封油在使用过程中,因受各种因素的干扰和影响,自然会经历氧化变质阶段,氧化安定性差,会生产相应的酸性物质,腐蚀柜体(钢结构)造成危害。因此在相同的使用条件下,密封油应具有良好的氧化安定性能。
5.防腐性能
       防腐性能是油品基本指标之一,腐蚀是指油品对金属产生腐蚀的程度。油品的防腐性能是通过对钢片或铜片在一定条件下腐蚀试验来测定的。油品应具备的防腐蚀防锈功能良好的油品对钢铁和有色金属是没有腐蚀性的。防腐蚀性能较差的油品则会对金属有腐蚀作用。气柜密封油在气柜运行过程中与柜壁板活塞密封机构直接接触,应尽量避免腐蚀。另外,密封油长期循环使用,密封气体中的有害杂质易溶于油品形成酸性物质,也能腐蚀气柜内壁,因此选用防腐性能良好的密封油是气柜安全运行的有力保障。
六、结束语
       随着干式气柜技术不断发展与应用,气柜密封油的质量不断改进、提升,满足不同地域、不同行业用户需求的气柜密封油在我国已标准化、批量化生产。国内各炼油厂或润滑油公司都可以按照现行国家(GB)相关油品标准和中石油(SH)、中石化(SY)标准,以深度精制矿物油为基础,添加改善黏度、闪点、凝点、抗乳化、氧化安定性等指标的各种添加剂,配制生产多种气柜密封油。由于气柜密封油特定的使用功能,不可避免地受到外界环境温度、内部储存介质组分等因素的干扰和影响,密封油各项性能指标会在循环使用过程中发生质的变化。为了保证气柜平稳安全运行,应密切关注密封油各项性能指标的变化趋势,采取相应措施。一般情况,定期补充新油,必要时更换部分在用油。重要的是从根本上解决问题,改进工艺,对气源进行净化处理,排出有害成分,最大限度地减低对油品质量的影响和破坏,延长密封油的使用周期。对于气柜密封油的使用和维护,各地区、各相关行业在实践中都积累了丰富经验。总之,物美价廉,经久耐用的气柜密封油是使用单位保证气柜高效安全运行的首选。